La realidad virtual acerca la robótica colaborativa a las aulas

Aprender a trabajar junto a un cobot, un robot diseñado para compartir espacio con las personas, suele requerir acceso a una célula robotizada real, supervisión experta y protocolos de seguridad. Investigadores de la Universidad de Málaga han planteado una alternativa mediante realidad virtual: X-HRC, una plataforma de realidad virtual orientada a la formación inicial en colaboración entre personas y robots colaborativos. La herramienta se ha desarrollado en el marco del proyecto europeo MASTER-XR y se integra en VIROO, un ecosistema de realidad virtual colaborativa usado en entornos educativos y de entrenamiento.

La propuesta parte de una idea sencilla: antes de operar con un robot real, el usuario puede entrar en una fábrica virtual, reconocer los elementos de la célula, entender por qué existen zonas de seguridad y practicar cómo se coordina una tarea entre una persona y una máquina. El objetivo no es formar a especialistas en programación robótica, sino acercar este tipo de tecnología a estudiantes y personas sin experiencia técnica previa.

"Se trata de un entorno inmersivo que reproduce una célula colaborativa y permite experimentar sus tareas básicas sin riesgo y sin conocimientos previos de robótica o programación", explica Antonio Jesús Reina Terol (Dpto. Ingeniería de Sistemas y Automática), uno de los desarrolladores del trabajo.

La experiencia reproduce una célula en la que un operario y un cobot colaboran en el montaje de una pieza. El escenario incluye robots industriales, cintas transportadoras, una mesa de montaje compartida, sensores de presencia, un pulsador de emergencia y un alimentador de bandejas.

Dentro del entorno virtual, el usuario avanza por una secuencia de aprendizaje progresiva: inicialmente, se familiariza con el manejo de las gafas y los mandos, y delimita las zonas de seguridad; a continuación, guía el cobot con sus manos hasta las posiciones de trabajo y define la secuencia de operaciones mediante bloques, sin escribir código; por último, asume el papel de operario durante la ejecución de la tarea.

"La plataforma incorpora ayudas visuales, narración y tres niveles de dificultad. En los niveles iniciales, la experiencia ofrece más instrucciones y automatiza parte del proceso. En el nivel avanzado, el usuario gestiona la tarea de forma más autónoma. Además, VIROO registra métricas de uso y errores frecuentes, lo que facilita analizar cómo progresa cada participante y cómo puede mejorarse la actividad", señala Reina Terol.

Como explican los investigadores responsables, el desarrollo se realizó en dos fases: en la primera, el equipo utilizó Visual Components para construir un gemelo digital de la célula y validar el flujo de trabajo antes de trasladarlo al entorno inmersivo. En la segunda fase, el escenario se implementó en VIROO como experiencia de realidad virtual. La combinación de ambas fases permitió pasar de un modelo industrial simulado a una actividad de aprendizaje diseñada para público no experto.

La plataforma se evaluó de forma preliminar con 24 alumnas de secundaria, de entre 12 y 14 años, sin experiencia previa en robótica ni en entornos de realidad virtual, gracias a la colaboración de la Fundación ASTI en el marco de su programa STEMTALENTGIRL. Tras una breve explicación inicial, las participantes realizaron la demostración y completaron un cuestionario de usabilidad, calidad de la experiencia, comodidad y carga de trabajo.

Los resultados fueron mayoritariamente positivos: la escena obtuvo una recomendación media de 8,46 sobre 10.; el lenguaje con 4,26 sobre 5; el procedimiento con 4,35 sobre 5 y la facilidad de uso con 4,27 sobre 5. Asimismo, las alumnas destacaron la inmersión, el realismo de la escena, el uso de las gafas de realidad virtual y la posibilidad de manipular objetos y programar un robot.

Por otro lado, entre los aspectos de mejora aparecieron cuestiones propias de la tecnología, como la reducción del mareo en algunos casos y el ajuste del volumen de audio.

El equipo de investigadores concluye que la experiencia puede funcionar bien en formato de exposición autoguiada, ya que el propio entorno ofrece instrucciones, ayudas visuales y una fase de familiarización que permiten avanzar con autonomía.

X-HRC muestra cómo la realidad virtual puede ayudar a comprender estos conceptos antes de trabajar con una instalación real. La plataforma permite repetir la actividad, ajustar la dificultad y ensayar situaciones sin exponer al alumnado a riesgos. Desde el punto de vista divulgativo, ofrece una forma directa de explicar qué significa colaborar con un robot y cómo se organizan las tareas en una célula industrial moderna.

Mirando hacia el futuro, "prevemos ampliar la validación con muestras más diversas, avanzar hacia un despliegue autónomo en actividades de exposición y analizar cómo los aprendizajes obtenidos en realidad virtual se trasladan después a tareas con cobots reales", recalca el investigador Reina Terol.